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SHARON-ANAMMOX与SHARO工艺的技术经济特性分析

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学社博客 发表于 2019-9-9 08:27 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
SHARON-ANAMMOX与SHARO工艺的技术经济特性分析之理论需氧量分析

9 d( B  x3 \1 k, T0 l% J- v' A" D, [* }0 D, U- w2tech.cn
反应器溶解氧的消耗包括有机物的氧化、硝化和微生物的内源呼吸。假设进水BOD5为200mg/l,若去除率按90%计,则废水中去除的BOD5的量为:200@90%=180mg/l。而微生物降解1mgBOD5需1.47mg的氧;进水的NH4+-N为400mg/l,去除率按90%计。
2 k1 _  s2 ]; ?/ }( H, N& Z& @  e" V$ B/ R& {6 D" Z2tech.cn
亚硝化反应:     NH4++1.5O2----NO2-+H2O+2H+
' I( a/ O0 ~# e# f" o/ y% [+ ^7 @3 L: r9 C+ d) d/ ~2 _; r: E2tech.cn
硝化反应:        NO2-+0.5O2----NO3-+
2 o. i+ E! B, ~6 @: y* A                       NH4++2O2 -----NO3-+H2O+2H+% \/ V9 e8 }5 p9 u2tech.cn

, O' P1 F0 |* g+ b; M2 o不考虑硝化过程中硝化菌的增殖,通过对式(4)、式(6)的物料衡算可知,将1mgNH4+-N氧化为NO2--N需要3.43mg的氧,氧化为NO3--N需要4.57mg的氧;微生物的内源呼吸的需氧量忽略不计,反应器的进水量为Q0,则硝化反应器内的需氧量分别为:'& i$ a0 C3 T1 \8 p% d2tech.cn

. ]# M& A* E* n1)亚硝酸型硝化:R1=(1.47@180+3.43@400@90%)@Q0=1499.4Q0
- `! l' X: L2 r2 t$ l- `3 l, ]3 @, [2tech.cn
2)硝酸型硝化: R2=(1.47@180+4.57@400@90%)@Q0=1909.8Q0) P: X1 g' E( G- h  w/ L) B, ?8 `2 z2tech.cn

  o" L5 Z4 y# Y! |, x5 {0 I 环境学社1.jpg 2 Q$ k& X: c) g5 ^0 X6 m5 m2tech.cn
7 b8 e* V) J9 P7 Y: T2tech.cn
将式(4)和式(9)比较,从分子式看虽然组合工艺比SHARON工艺可节约供氧50%,但此处通过具体计算需氧量可减少约40%左右。
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SHARON-ANAMMOX与SHARO工艺的技术经济特性分析之反硝化过程中外加碳源量的分析

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; U9 J: h, b5 h- aSHARON工艺0 G$ ~3 x- u  R) M8 F0 K# m2tech.cn
0 X/ X, y3 V" c  V) k/ d2 m2tech.cn
反硝化菌是一类化能异氧兼性缺氧型微生物,在反硝化过程中,反硝化菌需要有有机物碳源作电子供体。为了保证反硝化的顺利进行,需要有足够的有机物作碳源。假定以甲醇为反硝化碳源,其相应的化学计量关系式如下:
6 S9 Z8 l4 b/ n% N- S
2 c  O/ D% A3 b& k) KNO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO----30.04C5H7NO2+0.48N2+1.23H2O+HCO3-* O& F8 C: i" D& j/ ^) X7 \2tech.cn
NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3----0.056C5H7NO2+0.47N2+1.68H2O+HCO3-
9 K4 K4 L3 i' b; a/ v+ q' }8 c4 R; i  f2tech.cn
通过对上式进行物料衡算可知,反硝化过程中每还原1gNO2--N为N2时,需要1.53g甲醇;每还原1gNO3--N为N2时,需要2.47g甲醇。则:
) _5 v' v; H" D. N8 M$ S: @( ~  ~) p, N' X1 g8 u0 t9 J4 y, y7 x! W& \2tech.cn
(C2-C1)/C2=(2.47-1.53)/2.47@100%=38%6 O: `4 a8 d5 i; |3 ?9 |% ~3 b  o7 G2tech.cn

* F# Q0 m6 W& T+ S因此SHARON工艺比全程硝化-反硝化减少约40%的碳源量。' C; y8 l1 E$ T0 P* _2tech.cn
8 e6 B$ ^  C0 i/ l! q+ M2tech.cn
SHARON-ANAMMOX组合工艺# @9 S3 i) Z6 H! i1 [2 A2tech.cn

4 [# g: ~9 m' F1 Y$ c7 @; @因为当SHARON工艺与ANAMMOX工艺联用时,仅需要将50%的氨转化为NO2-,使出水中的NH4+与NO2-的比例为1:1,从而可以作为ANAMMOX工艺的进水。此过程不仅不需外加NO2-,而且由于大多数厌氧处理出水中含有以碳酸盐形式存在的碱度可补偿完全硝化造成的碱度消耗,因而无需外加碱度物质。
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SHARON-ANAMMOX与SHARO工艺的技术经济特性分析之反应器容积

1 G. e/ r; }: _* j: Q8 Q* e3 D; r5 d, Z3 p4 ?2tech.cn
张小玲等人的研究表明,当氨氧化速率为0.64kgNH4+-N/kgMLSS/d,亚硝酸氧化速率为0.59kgNO2--N/kgMLSS/d;反硝化反应中亚硝酸还原速率为0.79 kgN/kgMLSS/d,硝酸还原速率为0.53kgN/kgMLSS/d时,短程硝化-反硝化的硝化反应器容积比全程硝化-反硝化的硝化反应器容积减少7.8%,反硝化反应器容积减少32.9%。) `4 U' [2 t' `7 c( p2tech.cn
+ U/ C# a5 j0 A% u2tech.cn
以上资料表明,短程硝化-反硝化的反应速率明显快于全程硝化-反硝化,而反应速率的快慢直接影响废水在反应器内的停留时间,并且是设计反应器容积的重要参数,因此短程硝化-反硝化的反应池容积较小。' a3 o8 _3 H2 |6 q6 V* S: _2tech.cn
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SHARON-ANAMMOX与SHARO工艺的技术经济特性分析之剩余污泥量
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) n) Q8 ]' N6 e; j% T这里所说的污泥产量仅指硝化和反硝化过程的产泥量,不包括去除BOD的产泥量。$ d  Q% B* o& _& S& P* S5 W9 J6 d; Q2tech.cn
, O# X9 W1 D+ F. }. x/ `2tech.cn
SHARON工艺
, o0 h8 @8 w' E1 F. \* T5 x- v2 D0 ?( ]2tech.cn
根据文献资料,亚硝酸菌表观产率系数为0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌的表观产率系数为0.02~0.07gVSS/gN;亚硝态氮还原菌和硝态氮还原菌的表观产率系数分别为0.345gVSS/gN和0.765gVSS/gN。若硝酸菌的表观产率系数以0.02gVSS/gN计算,则:( {( O+ b7 t+ f3 P3 d+ j2tech.cn
1 d6 f+ q6 x+ N- Q% Y- \2tech.cn
环境学社1.jpg 9 A( ]2 |9 V$ @" a( m2 u. o  V2tech.cn
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从上式可以知道,SHARON工艺在硝化过程中可减少产泥13~33%,在反硝化过程中可减少产泥55%。9 o4 @4 Y2 U1 ?$ X+ B+ z4 i2tech.cn

: ~: P3 k$ Q& S) ASHARON-ANAMMOX组合工艺. }& X( H) d, \2tech.cn
" ~( ?: m* @, W2tech.cn
据文献资料,联合工艺的污泥产量为0.08gVSS/gN,传统脱生物氮工艺的污产泥量为1.0gVSS/gN。SHARON-ANAMMOX组合工艺的污泥产量明显小于传统脱氮工艺,大大地降低了污泥处理系统的能耗。
, t5 r+ G, M1 v. V/ x, M4 h) k
# Y4 S7 X8 G, C

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